自动测试系统全解课件

第9章自动测试系统本章重点9.1自动测试系统9.2智能仪器9.3虚拟仪器9.4接口总线及信道9.5测试软件9.6自动测试系统的组成本章小结习题九第9章自动测试系统本章重点1第9章现代电子测量技术—自动测试系统

—ATS,AutomaticTestSystem

—CAT,ComputerAidedTest本章重点：自动测试系统的组成和发展概况智能仪器和虚拟仪器总线接口、测试软件自动测试系统的集成第9章现代电子测量技术—自动测试系统

—ATS,Auto29.1自动测试系统一、自动测试系统（CAT平台）的基本组成控制器：系统的指挥、控制中心程控仪器设备：能完成一定的具体测试、控制任务总线与接口：完成消息、命令、数据的传输与交换测试软件：为完成系统测试任务而编制的各种应用软件被测对象9.1自动测试系统一、自动测试系统（CAT平台）的基本组39.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况第一代测试系统：多为专用系统，常针对某具体任务而设计；其结构特点是，采用比较简单的定时器或扫描器作为控制器，其接口也是专用的，故通用性比较差。9.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况49.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况第二代测试系统：采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线（GPIB，位并行，字节串行）及可程控仪器和测控计算机。9.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况59.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况第三代测试系统：仅由微型计算机、通用硬件（激励信号产生电路、取样器和接收器、可程控测试接口等）和应用软件组成；充分发挥计算机的能力。9.1自动测试系统二、自动测试系统发展概况69.2智能仪器一、智能仪器的定义及特点智能仪器的定义：是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等）。9.2智能仪器一、智能仪器的定义及特点7智能仪器的基本特点：1）测量过程的软件控制：CPU→软件控制测量过程

“以软代硬”→灵活性强、可靠性强2）强大的数据处理功能：随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改善测量的精确度；数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析→提供更多高质量的信息3）多功能化：4）操控界面的“键盘化”：5）友好的人机界面：智能仪器的基本特点：8二、智能仪器的组成：硬件和软件。1、智能仪器硬件系统组成硬件系统的两种基本类型：微机内置式（单片机为核心）微机扩展式（PC机为核心）9.2智能仪器二、智能仪器的组成：硬件和软件。1、智能仪器硬件系统组成9.9（1）微机内置式：是由单片或多片微机芯片与仪器有机地结合在一起形成的单机。

特点：专用或多功能；小型化、便携式干电池供电；易于密封，适应恶劣环境，成本低。

用途：适用于工业控制、科学研究、军工企业、家用电器等方面。（1）微机内置式：是由单片或多片微机芯片与仪器有机地结合在一10（2）微机扩展式（个人计算机仪器PCI或称微机卡式仪器）：是以个人计算机为核心的应用扩展型测量仪器。

特点：使用灵活、应用范围广；可充分利用PC已有的各种资源；数据处理功能强，内存容量大；

用途：适于复杂的、高性能的信息处理。（2）微机扩展式（个人计算机仪器PCI或称微机卡式仪器）：11智能仪器硬件系统通用结构组成：微机系统，输入、输出电路，人机接口和通信接口电路4部分。智能仪器硬件系统通用结构组成：微机系统，输入、输出电路，人机12内嵌微处理器智能仪器的基本结构单片机或DSPRAM、EPROMI/O接口D/AA/D外部通信RS-232C、USB打印机仪器面板键盘、开关、显示器传感器电量非电量输入通道输出通道MCU被测量传感器放大器

S/HA/D执行机构放大器

D/A人机接口（键盘，显示器，通讯）内嵌微处理器智能仪器的基本结构单片机或DSPD/AA/D外部13微机扩展式智能仪器-个人仪器（PCI）结构图个人计算机总线扩展槽软件

仪器插件

通用接口

仪器插件

仪器插件电源PC总线GPIB总线扩展底板或外部插件箱…微机扩展式智能仪器-个人计算机软件仪器插件通用接口仪14

个人仪器结构图普通台式PCI工控机PCI笔记本PCI个人仪器结构图普通台式PCI工控机PCI笔记本PCI152、智能仪器软件系统组成（1）功能执行程序：实现各种实质性的功能，如测量、计算、显示、打印、输出控制和通信等。（2）监控程序：是专门用来协调各个执行模块和操作者关系的程序，在系统程序中充当组织调度的角色。监控程序的结构大致分作业顺序调度型、作业优先调度型和键码分析作业调度型3种。2、智能仪器软件系统组成16一、虚拟仪器的基本概念和特点在计算机和必要的仪器硬件确定之后，软件就是PCI仪器发展的关键。软件就是仪器成为流行的说法。NI（NationalInstruments）公司1986年设计的LabVlEW（LaboratoryVirtualInstrumentationEngineeringWorkbench）l.0，2003年发展到Labview7.0，推动虚拟仪器（VI:VirtualInstrument）技术的发展。图形化编程语言建立的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据采集、数据分析和数据显示功能。9.3虚拟仪器一、虚拟仪器的基本概念和特点9.3虚拟仪器17一、虚拟仪器的基本概念和特点虚拟仪器系统特点：由用户定义仪器功能；仪器硬件模块化；可重用和重新配置；强调软件就是仪器的新概念；系统功能、规模可通过修改软件、更换仪器硬件而增减；技术更新速度快，开发维护费用低。9.3虚拟仪器一、虚拟仪器的基本概念和特点9.3虚拟仪器18二、虚拟仪器的组成及关键技术1、虚拟仪器的一般结构个人仪器的扩展二、虚拟仪器的组成及关键技术19二、虚拟仪器的组成及关键技术2、虚拟仪器的构成方式PC-DAQ系统：GPIB系统：VXI系统：PXI系统：串行接口系统：现场总线系统：二、虚拟仪器的组成及关键技术20二、虚拟仪器的组成及关键技术3、虚拟仪器中的关键技术实时性：数据采集、存储和信号分析之间以二进制的数据形式进行高速数据传输；方向是高速、线性、大动态的A/D或D/A；高速数据发生、快速数据分析与处理等。DSP：提高测量的重复性和稳定性；构成频域与时域测试的桥梁。二、虚拟仪器的组成及关键技术21三、虚拟仪器软件结构（VISA：Virtualinstrumentsoftwarearchitecture）VISA的任务：统一VXI虚拟仪器模块的软、硬件标准，进而达到统一I/O软件的目的。VISA具有与仪器硬件无关的特性，全世界各VXI厂商在编写VXI虚拟仪器驱动程序时所公用的底层函数集，遵循VISA标准，可使得系统用户所写的应用程序，不仅可用于VXI总线系统，也可用于GPIB总线或带RS232接口设备的系统中。VISA的出现，大大缩短了应用程序的开发周期，且使得测试软件的开发从此走上了一个新的台阶9.3虚拟仪器三、虚拟仪器软件结构（VISA：Virtualinstru229.4接口总线与信道一、测试系统中常用的接口总线及信道PC机系统并行I/O接口总线：PC/XT、ISA（AT）、EISA、PCI、AGPPC机的串行接口总线：RS232、USB、IEEE1394、1-Wire单总线标准仪器总线：GPIB（IEEE4888）、CAMAC、VXI、PXI、VME现场总线：FF、Profibus、CAN、LonWorks、HART信道：有线（RS485/232、电话线、电力线载波、互联网）；无线（无线电波、手机短信息、红外线、蓝牙、无线局域网、无线上网）9.4接口总线与信道一、测试系统中常用的接口总线及信道23在以计算机为核心的自动测试设备中，硬件是基础，软件是灵魂。软件在很大程度上决定了系统的先进性、可靠性、实用性和实时性，软件也日益成为ATE的主体，决定整个系统的关键。测试仪器和系统的设计制造朝着规范化、通用化、模块化发展。如何快捷有效的组建自己的自动测试系统，测试软件的生成技术将成为系统集成的关键。9.5测试软件在以计算机为核心的自动测试设备中，硬件是基础，软件是灵魂。924面向对象编程技术图形化编程技术自动测试程序生成技术9.5测试软件面向对象编程技术9.5测试软件25自动测试系统测试软件程序的编制：就是使用一定的计算机语言，指挥系统内的各种操作和消息的传递。9.5测试软件自动测试系统测试软件程序的编制：就是使用一定的计算机语言，指26现代的测试软件平台：使用图形化编程方式，以C语言为基础。LabVIEW（NI公司产品，图形化编程）HPVEE（HP公司产品，图形化编程）Labwindows/CVI（NI公司产品，C语言及交互式编程）ES-VATE（电子科技大学研制）9.5测试软件现代的测试软件平台：使用图形化编程方式，以C语言为基础。9.27仪器驱动程序：主要用于完成仪器硬件的通信、控制功能仪器驱动程序是计算机上的虚拟面板与实际仪器间的桥梁。为简化编程，常采用现成的工具软件包；也可以利用标识语言完成系统软件的编写。9.5测试软件仪器驱动程序：主要用于完成仪器硬件的通信、控制功能9.528自动测试系统的集成：就是如何根据实际任务进行系统级设计。测试系统必须采用开放式系统结构。VXI总线自动测试系统集成：将各种部件，如仪器模块、零槽控制器、计算机控制器、编程语言、夹具/探头等组成一个计算机控制系统。9.6自动测试系统的集成自动测试系统的集成：就是如何根据实际任务进行系统级设计。9.29VXI总线自动测试系统集成的步骤：明确测试任务，确定系统的总体结构框架和测试思路；选择主机箱，明确电源功率和冷却的要求；选择主控制器和主控制器的控制方式；进行VXI总线仪器模块的选择；进行开关及测试接口的选择和设计；选择合适的系统软件和工具软件；编制测试应用软件完成所需的测试任务。9.6自动测试系统的集成VXI总线自动测试系统集成的步骤：9.6自动测试系统的集30本章小结本章小结31习题九自动测试系统主要由哪几部